Dlaczego Twoje panele słoneczne nienawidzą mydła do naczyń: techniczne głębokie zanurzenie się w chemii czyszczącej

Czyszczenie paneli słonecznych systemu fotowoltaicznego dla wielu właścicieli paneli słonecznych wydaje się bardzo proste ze względu na oczywiste uzasadnienie. Brudne panele zazwyczaj wytwarzają więcej energii niż czyste panele po prostu dlatego, że są mniej zabrudzone i dlatego wytwarzają mniej energii niż ich pierwotny stan przed zabrudzeniem, dlatego czyszczenie ich przy użyciu zwykłego domowego detergentu, takiego jak płyn do mycia naczyń, powinno przywrócić panelom ich pierwotny poziom wydajności. Jednak badania przeprowadzone na Uniwersytecie w Turku w Finlandii doprowadziły do ​​nieoczekiwanego wniosku dotyczącego produktu, po który większość ludzi instynktownie sięga po czyszczeniu paneli słonecznych; płyn do mycia naczyń może w rzeczywistości zrobić coś odwrotnego od zamierzonego, a przez to może jeszcze bardziej pogorszyć wydajność.

To odkrycie jest ważne nie tylko jako przypis; będzie to ważna lekcja dla tych, którzy będą konserwować swoje systemy fotowoltaiczne w przyszłości. W szczególności odkrycie to ilustruje, jak należy rozumieć interakcję między fizyką światła i chemią powierzchni, aby właściwie konserwować dowolny materiał systemu fotowoltaicznego.

Powłoka na panelach słonecznych odgrywa bardzo ważną rolę, ponieważ zapobiega odbijaniu się światła słonecznego od powierzchni paneli; bez powłoki około cztery procent padającego światła zostałoby odbite od powierzchni panelu; dlatego też bez powłoki doszłoby do znacznej utraty fotonów, które nie mogłyby zostać przekształcone w prąd elektryczny przez ogniwa słoneczne. Powłoka jest bardzo cienka (często mierzona w nanometrach), a jej właściwości optyczne pozostaną nienaruszone tylko wtedy, gdy powierzchnie panelu będą utrzymywane w bardzo precyzyjnym standardzie.

Kiedy dodajesz mydło do tego równania, nie dodajesz po prostu mydła do wody i mydła. Tworzysz kompleksowy roztwór środków powierzchniowo czynnych, odtłuszczaczy, substancji zapachowych, konserwantów i często chlorku sodu (soli) jako zagęszczacza. Chociaż materiały te dobrze rozpuszczają tłuszcze na talerzach, gdy zostaną użyte na-stworzonej przez człowieka powierzchni antyodblaskowej-, może nastąpić znacznie bardziej złożona interakcja.

Naukowcy Julianna Varjopuro i Kati Miettunen z Uniwersytetu w Turku przeprowadzili w ramach fińskiego badania serię testów na próbkach szkła fotowoltaicznego. Naukowcy porównali płyn do mycia naczyń z różnymi innymi środkami czyszczącymi, w tym etanolem, acetonem, izopropanolem, specjalnym detergentem opracowanym specjalnie do czyszczenia paneli słonecznych i zwykłym środkiem do czyszczenia okien. Zastosowano dwie różne metody testowania; pierwsza polegała na czyszczeniu próbek poprzez zanurzanie ich w różnych środkach czyszczących przez dłuższy czas; drugi dotyczył wzrostu glonów na powierzchni szkła, aby odtworzyć rzeczywiste warunki czyszczenia. Za pomocą spektrofotometru zmierzono światło z dużej liczby zakresów długości fal, aby sprawdzić, ile światła przeszło po każdej metodzie czyszczenia. Wyniki były jednoznaczne.-

Na czystym szkle większość produktów albo zachowała, albo nieznacznie poprawiła przepuszczalność światła. Jednakże mydło do naczyń zmniejszyło transmisję o około 1%. W przypadku szkła zabrudzonego algami, a następnie oczyszczonego, dysproporcja się pogłębiła: płyn do mycia naczyń pozostawił trwałą utratę przepuszczalności wynoszącą prawie 4% w porównaniu z prawidłowo oczyszczonymi powierzchniami. Przekłada się to bezpośrednio na produkcję energii elektrycznej-3–4% zmniejszenie uzysku energii wynikające po prostu z użycia niewłaściwego detergentu.

Co najważniejsze, analiza mikroskopowa wykazała, że- sama powłoka antyodblaskowa nie uległa fizycznemu zniszczeniu ani wytrawieniu. Problemem nie było trwałe uszkodzenie, ale utrzymujące się pozostałości. Płyn do mycia naczyń pozostawił warstwę, która choć niewidoczna gołym okiem, wystarczyła, aby zmienić właściwości optyczne szkła. Nawet dokładne płukanie nie przywróciło w pełni pierwotnego poziomu transmisji.

Dlaczego płyn do naczyń zachowuje się inaczej niż inne środki czyszczące? Odpowiedź leży w jego składzie chemicznym. Płyny do mycia naczyń przylegają do powierzchni-dlatego skutecznie usuwają tłuszcz z talerzy, ale wymagają też dokładnego spłukania. Często zawierają środki powierzchniowo czynne, które w zależności od receptury pozostawiają hydrofilowy lub hydrofobowy film.

Po nałożeniu na-szkło antyrefleksyjne pozostałości te wypełniają mikroskopijne pory powłoki lub tworzą jednolitą warstwę, która zmienia współczynnik załamania światła na powierzchni. Powłoka-antyrefleksyjna działa poprzez stopniowe przejście współczynnika załamania światła pomiędzy powietrzem a szkłem. Osadzający się na niej materiał obcy zakłóca ten gradient, skutecznie przywracając straty odbicia, które powłoka miała wyeliminować.

W przeciwieństwie do alkoholu izopropylowego i profesjonalnych środków do czyszczenia szkła, etanol i aceton są również bardzo skuteczne, ale należy ich używać ostrożnie, ze względu na ich potencjał wywoływania reakcji chemicznych z materiałami ramowymi i uszczelniającymi. To badanie wykazało, że wszystkie te lotne środki czyszczące i-specjalnie opracowane produkty przeznaczone do czyszczenia modułów fotowoltaicznych nie pogarszają parametrów optycznych.

W wyniku tych ustaleń oto kilka zaleceń dla właścicieli systemów fotowoltaicznych zarówno do użytku domowego, jak i komercyjnego:

Całkowicie unikaj używania płynu do mycia naczyń.Chociaż panele słoneczne mogą wydawać się czyste po-użyciu płynu do mycia naczyń, mydło pozostawia niewidoczny osad, który będzie utrudniał działanie, dopóki nie zostanie naturalnie usunięty przez czynniki atmosferyczne (deszcz, promieniowanie UV i wiatr). W niektórych obszarach świata o minimalnych opadach deszczu, np. w południowo-zachodniej części Stanów Zjednoczonych, pozostałości detergentu mogą pozostawać na modułach nawet przez 6 miesięcy.

Używaj wyłącznie zalecanych środków czyszczących.Środki czyszczące zawierające alkohol izopropylowy (zwykle w stężeniu 70% lub wyższym) lub dostępne na rynku produkty przeznaczone specjalnie do czyszczenia szkła, ale nie zawierające środków kondycjonujących ani wosków, są bezpieczne w użyciu. Celowe-rozwiązania do czyszczenia paneli słonecznych mogą być droższe; jednakże skład chemiczny takich produktów został opracowany specjalnie do stosowania w-powłokach antyrefleksyjnych.

Jeśli używasz samej wody, używaj wody najwyższej możliwej jakości.Najlepiej używać wody dejonizowanej lub destylowanej. Jeśli do czyszczenia użyjesz wody z kranu, na module słonecznym pozostaną pozostałości mineralne, które z czasem mogą się gromadzić i ograniczać ilość światła przepuszczanego przez ten obszar.

Należy dokładnie rozważyć metody mechaniczne.Dopuszczalne są miękkie szczotki lub ściągaczki; narzędzia ścierne mogą porysować szkło lub powłokę, powodując trwałe uszkodzenia niezwiązane z chemią czyszczącą.

Fińskie dochodzenie potwierdza równoległe badania prowadzone przez Centrum Fotowoltaiki Krzemowej im. Fraunhofera w Niemczech, które wykazały, że wiele powszechnie stosowanych roztworów czyszczących powoduje długotrwałe-uszkodzenia-powłok antyrefleksyjnych paneli słonecznych. Łącznie wykazują one rosnące uznanie w branży, że czynności konserwacyjne nie odbywają się w próżni; jako takie będą miały wpływ na trwałość działania paneli słonecznych, począwszy od instalacji systemu.

Spadek wydajności o 3–4% w wyniku niewłaściwego czyszczenia może nie wydawać się katastrofalny dla przypadkowego obserwatora. Jednak w przypadku instalacji komercyjnej generującej tysiące kilowatogodzin-godzin rocznie oznacza to znaczną stratę finansową w czasie. W przypadku systemów mieszkaniowych może to oznaczać różnicę pomiędzy spełnieniem oczekiwań energetycznych a zastanawianiem się, dlaczego produkcja wydaje się niższa niż w przypadku sąsiednich instalacji.

Pokusa wykorzystania tego, co już znajduje się pod zlewem kuchennym, jest zrozumiała. Jednak jak pokazują te badania, wygoda ma swoją cenę. Wybór odpowiedniego środka czyszczącego nie wymaga specjalistycznego-szkolenia, a jedynie świadomości. A w przypadku energii słonecznej, gdzie liczą się marże i-długoterminowa wydajność, takie drobne wybory mają wymierne konsekwencje.